ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| CHIMICA | CHIM/07 | LEZIONI | 60 |
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Lo studente potrà acquisire le conoscnze di base nel campo della chimica inorganica, dalla comprensione della tavola periodica a quella di semplici processi chimici.
The student who completes the course successfully will be able to demonstrate a solid knowledge of the main issues related to Inorganic Chemistry and Materials Science and Engineering. In the first part of the course he or she will aquire basic knowledge on Thermodinamics and Kinetics of chemical reactions, equilibria and colligative properties of aqueous solutions and electrochemistry. In the second part of the course, he or she will acquire knowledge on structure and properties of metallic and non metallic materials for structural applications and will be able to select the most suitable material for specified applications.
In the written exam (2 hours, 3-4 essay questions), the student must demonstrate his/her knowledge of the course material and to organise an effective and correctly written reply. During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression.
Methods:
Further information:
During the course, weekly home works are assigned, which should be completed and consigned in time as required. A mid-term and a final assessments (in class) are provided to students. Students who complete all home works and are successfull with both assessments will get final quotation for the course. Otherwise, supplementary examinations (written and oral) are available during the Academic Year.
MODULO CHIMICA. Nessuna.
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
Natura della materia, passaggi di stato. Leggi di Lavoisieur e Proust. Bilanciamento delle reazioni chimiche.
Massa atomica, numero di Avogadro, massa molare di un elemento, massa molecolare. Formula minima e molecolare. Il numero atomico Z. La tavola periodica di Mendeleev: gruppi e periodi. La struttura dell’atomo: il modello a panettone di Thomson ed il modello planetario di Rutherford. Il modello di Bohr e la quantizzazione dell'energia di Planck. Lo spettro di emissione dell'atomo di idrogeno secondo il modello atomico di Bohr. Il dualismo onda-particella e la lunghezza d'onda di De Broglie. Il principio di indeterminazione di Heisenberg. Equazione di Schroedinger e concetto di orbitale e probabilità. Il numero quantico principale n, il numero quantico azimutale l ed il numero quantico del momento magnetico m. Lo spin elettronico ed il numero quantico di spin. Gli orbitali atomici e la configurazione elettronica degli elementi. Il riempimento degli orbitali atomici e la costruzione della tavola periodica. Le proprietà periodiche degli elementi: dimensioni del raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica e elettronegatività.
I legami chimici: ionico, covalente (puro o polare), metallico. La teoria del legame di valenza ed il legame sigma e pi-greco. Il simbolismo di Lewis per la rappresentazione degli elettroni di valenza degli atomi. La rappresentazione dei legami chimici secondo le regole di Lewis e la regola dell'ottetto. La violazione della regola dell'ottetto quando n>2. Gli orbitali d e l'espansione dell'ottetto. La geometria molecolare: la teoria VSEPR e le geometrie lineare, trigonale planare, tetraedrica, bipiramide trigonale e ottaedrica. Un altro metodo per descrivere la geometria molecolare: la teoria dell'ibridazione degli orbitali atomici. L'ibridazione sp3 del carbonio, dell'azoto e dell'ossigeno, l'ibridazione sp2 ed sp del carbonio e la formazione dei legami multipli. I legami secondari: interazioni dipolo-dipolo e legame a idrogeno.
I gas: leggi dei gas, equazione dei gas ideali, miscele di gas, legge delle pressioni parziali di Dalton. Teoria cinetica dei gas.
Numeri di ossidazione. Nomenclatura, composti e formula minima. Tipi di reazioni chimiche. Le reazioni redox: bilanciamento con il metodo diretto e delle semireazioni.
Le soluzioni: concetto di concentrazione.
Termodinamica delle reazioni chimiche. Il sistema termodinamico. L'energia interna di un sistema e la prima legge della termodinamica. Le funzioni di stato. L'entalpia e la legge di Hess. Capacità termica molare e calore specifico. La bomba calorimetrica. Trasferimento di calore con o senza variazione di stato. L'entropia. La seconda e terza legge della termodinamica. L'energia libera e la spontaneità delle reazioni chimiche. La determinazione della costante di equilibrio dalla variazione di energia libera standard.
Equilibri omogenei ed eterogenei. I fattori che influenzano l’equilibrio chimico: il principio di Le Chatelie: effetto della variazione di concentrazione, pressione e volume. Le reazioni esotermiche ed endotermiche. L'entalpia.
Cinetica: definizione di velocità di reazione e sua espressione empirica. Dipendenza della cinetica dalla concentrazione dei reagenti e dalla temperatura. Energia di attivazione ed espressione di Arrhenious. Effetto dei catalizzatori.
Acidi e basi: acidi e basi di Bronsted, proprietà acido-base dell'acqua. Il pH delle soluzioni acquose. Proprietà colligative delle soluzioni. I sali, prodotto di solubilità. Soluzioni elettrolitiche. Equilibri acido-base: acidi e basi di Bronsted, l'autoprotolisi dell'acqua, concetto di pH, il pH di acidi e basi forti, acidi e basi deboli, idrolisi salina. Soluzioni tampone.
Elettrochimica: le reazioni di spostamento, la costruzione della pila, l'elettrodo standard ad idrogeno e la tabella dei potenziali standard di riduzione. La f.e.m. di una pila. Equazione di Nernst. Determinazione della costante di equilibrio dai potenziali standard di reazione.
In the first part, the course provides notions on Inorganic Chemistry and electrochemistry, considering the atomic and molecular structure of elements/compounds and related chemical properties, together with basics of thermodinamics and kinetics of chemical and electrochemical reactions. In the second part, the course approaches the study of the structure and properties of metallic materials (carbon and stainless steels, cast irons, ligth metals, titanium alloys, copper alloys, superalloys), as well as main topics of physical metallurgy, phase transformations and failure mechanisms of metals (mechanical and corrosive). Lastly, the course focuses on the structure and properties of polimeric, ceramics and composite materials.
Manotti Lanfredi, Tiripicchio, fondamenti di chimica, casa editrice ambrosiana.
Oxtoby, Gillis, Butler, Chimica Moderna, Edises
R.Bertami et.al.: 'Chimica generale e Inorganica', 2010, Casa Editrice Ambrosiana, Milano. W.D.Callister: W.D. Callister: Scienza e Ingegneria dei Materiali: una introduzione, ed.McGraw Hill Italia, Milano (2003).
nessuna
MODULO CHIMICA: prova scritta.
